辽宁省沈阳二中2015届高三上学期期中考试物理试题

发布时间:2023-10-29 06:58:45    来源:查看试卷    点击:2258   
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如图所示,AB是两块竖直放置的平行金属板,相距为2L,分别带有等量的正、负电荷,在两板间形成场强为E的匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计),孔中有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为m,电荷量为q(q>0)的小球(可视为质点),在外力作用下静止在轨道的中点P处。一自然长度为L的轻弹簧左端固定在距A板左侧L处挡板上,右端固定一块轻小的薄板Q(尺寸略小于小孔)。撤去外力。小球在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔(不与金属板A接触)后与薄板Q一起压缩弹簧,小球与Q接触过程中不损失机械能。

(l) 小球从接触Q开始,经过一段时间第一次把弹簧压缩至最短,则此时的弹性势能为多少?

(2) 由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开Q瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成刚与Q接触时小球电荷量的1/k倍 (k>l)。则小球在与B板相碰之前,最多能与薄板Q碰撞多少次;


答案及解析:

知识点:动能和动能定理

1)当P由静止开始释放到弹簧第一次压缩到最左边的过程中根据能的转化和守恒定律可得弹性势能:EP=qEL3分)

2)分析知:小球每次离开Q时的速度大小相同,等于小球第一次与Q接触时速度大小v,根据动能定理可得:qEL=1分)

设小球与薄板Q碰撞n次后恰好向右运动到B板,则:qn(2)

小球与薄板Q碰撞n次后向右运动从与Q分离到恰好到达B板的过程中,根据动能定理可得:-1分)

由以上几式可得:n= 或取的整数加12分)